由海藻生产可再生的化学制品和生物燃料的方法

摘要

本文提供了一种用于在海藻自身的汁液中或在海水中从海藻中生产可再生的化学制品和生物燃料的可规模化且可持续的方法，且不需要海藻的脱盐作用。本发明中公开的方法是以简便方法处置废物流来生产可再生的化学制品和生物燃料的环保方法。而且，本发明中公开的方法是有成本效益且适当的，因为以海藻浆体的形式获得的原材料由于其较小的体积从而易于运输和储存，由于其自由流动的性质和其用于进一步处理以获得可再生的化学制品和/或生物燃料的直接使用而更易于处理。

权利要求

1.一种从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：(a)提供在海藻自身的流体中或在海水中制备的海藻浆体，其中所述浆体表现出至少

10000微西门子的离子电导率；

(b)使具有所述离子电导率的所述浆体经过用于得到水解产物的化学处理和热处理、以及随后的微生物处理以获得一种或多种可再生的化学制品或生物燃料；以及(c)回收所述可再生的化学制品或生物燃料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆体包含至少2％～60％的固体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用耐盐微生物进行所述微生物处理，以获得生物燃料。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水解产物包括半乳糖、脱水半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、果糖、葡萄糖醛酸、岩藻糖、甘露醇或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浆体在10℃～180℃的温度范围内、在0.5atm～10atm的压力下经过水解。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述温度在20℃～120℃的范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述化学处理通过使用酸、离子液体或酶法水解反应来进行。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述耐盐微生物是耐盐酵母。

9.一种从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：(a)提供在海藻自身的流体中或在海水中制备的海藻浆体，(b)使所述浆体经过微生物处理，

其中所述浆体包括至少2％～60％的固体，具有至少10000微西门子的离子电导率。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇所组成的组。

11.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述生物燃料选自由甲烷、乙醇、丁醇、生物油和绿色原油所组成的组。

12.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述生物燃料包括含氧的化合物或生物碳氢化合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述含氧的化合物选自由乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇和它们的组合所组成的组。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述生物碳氢化合物选自由汽油、柴油和煤油所组成的组。

15.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述方法进一步包括对所述可再生的化学制品进行纯化。

16.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述方法进一步包括对在所述方法中获得的废物流进行处置，其中所述废物流在海水中不形成浮升羽流。

17.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述海藻选自由红藻、褐藻和绿藻所组成的组。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，红藻选自由卡帕藻、江篱、原始红藻、红球藻、大石藻、茎丝藻、红毛菜、紫菜、紫球藻、胭脂藻、海索面、珊瑚藻、伊谷草、石花菜、凝花菜、鱼子菜、掌状红皮藻、史密扎黑考卡纳、角叉菜、玛斯特卡普斯特拉斯和范沃斯本耐塔纳所组成的组。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，褐藻选自由海带、大型褐藻、马尾藻和巨藻所组成的组。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，绿藻为石莼或浒苔。

21.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述海藻是卡帕藻或石莼。

说明书

由海藻生产可再生的化学制品和生物燃料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及从生物质（特别是从海藻生物质）中生产可再生的化学制品和生物燃料的领域。更具体地，本发明涉及一种用于从海藻中生产可再生的化学制品和/或生物燃料的方法，且该方法不需要海藻的脱盐作用，和/或该方法使用海水取代淡水作为天然加工培养基。

背景技术

[0002] 对于燃料日益增长的需求（该需求导致了燃料短缺并伴随能量消耗的增长）以及环境因素已造成对可替代能源，特别是那些可再生能源的需要。生物燃料因为是可再生的，因此已经变成了普遍的可替代的燃料来源。

[0003] 随着对生物燃料和可再生的工业化学制品的需求增长，对生物质的需求也在增长。在非常大规模的操作时，大体积低密度生物质的压实和陆路运输是昂贵的，且消耗了所生成的一部分相当多的能量。生物质生长在耕地上，从而使用大量的淡水进行灌溉和施肥。因此在一定程度上，对用于能量和工业应用的生物质的需求开始与以食物生产为目的的农业进行抗争，并给食物供应链带来不能接受的压力，结果使得食物价格迅速增长。此外，将生物质大规模加工成生物燃料和可再生化学制品中还包含使用极大量的淡水，用于水解生物质以及发酵。考虑到淡水来源日益增加的短缺，显示出逐渐升级的问题。进一步地，任何这样的工业方法均形成大量废物流，需要以环境可接受的方式进行处理和处置。在广泛且大规模地基于上述方法获得这种生物质的过程中，所有这些问题可能会成为令人望而却步的障碍。

[0004] 从传统农业或林业操作中生产的生物质已经是可发酵糖的主要来源，该可发酵糖用于生产多种包含可再生的工业化学制品和生物燃料的有用产品。将任何种类的陆生生物质转化成这种产品的过程通常包括：向集中加工场所收集和运输生物质；对生物质进行预处理以使其易于进行进一步转化；然后，可选地进行处理以使该生物质的碳水化合物组分分解成可发酵糖；然后，使用适当的微生物菌株对这些糖进行发酵，以产生预期的可再生工业化学制品或生物燃料。

[0005] 已经认为农作物（诸如谷物）可以用于生产生物燃料，因为谷物能够被转化成醇。当从谷物中制得乙醇时，经证实，与从谷物中实际获得的能量相比，会花费更多的能量来产生乙醇。另外，将谷粒（诸如谷物）用于燃料阻碍其用作人类食物。在陆地上生产谷物也艰难，因为它侵蚀了土壤。但是，诸如水藻的生物质能够产生具有高能量密度的燃料，且该生物质是可再生的，而且与谷物不同，该生物质不会与人类和家畜抢夺食物来源。作为陆地上生长的生物质的替代物是使用水生的光合生物质（诸如海藻），该水生的光合生物质可容易地在海洋中生长，且不会使用淡水和肥料。

[0006] 生物质中的能量可以通过将原材料或原料变成可用的形式来取得。通过生物化学或热化学方法从生物质中制得的运输燃料已知为生物燃料，包含乙醇、甲醇、生物柴油、生物原油和甲烷。

[0007] 乙醇是现在使用最广泛的生物燃料。乙醇是一种醇，且主要使用与酿造啤酒相似的方法来制造，在该方法中，含淀粉的农作物被发酵成乙醇，然后将发酵得到的乙醇进行蒸馏成其最终形式。代替传统原料（含淀粉的农作物）由纤维素生物质材料制得的乙醇被称为第二代生物乙醇。乙醇可以以其纯净形式（纯的）、作为与汽油的混合物或作为燃料电池的燃料来使用。将乙醇作为含氧有机物添加到汽油中，以改善车辆性能且降低空气污染。

[0008] 甲醇也是一种可以被用作运输燃料的醇。目前使用天然气生产甲醇，可以通过两步热化学方法从生物质中生产甲醇。首先，使生物质气化以生产氢和一氧化碳。然后，这些气体进行反应以生产甲醇。甲醇可以以其纯净形式、作为汽油添加剂（甲基叔丁基醚（MTBE））的原料或作为燃料电池的燃料来使用。

[0009] 生物柴油是可再生的柴油燃料的替代物，可以通过使任何天然油或脂肪与醇（通常是甲醇）进行化学结合来制得。很多植物油、动物脂肪和再循环的烹饪油脂都可以被转化成生物柴油，且有很多不同的方式来进行上述过程。生物柴油可以以纯生物柴油使用或用作柴油添加剂，而且通常在压缩点火（柴油）发动机中作为燃料添加剂以20%混合物（B20）与石化柴油一起使用。取决于燃料成本和所期望的益处，可以使用其它混合水平。

[0010] 生物原油是类似于石油原油的产品，且可以使用快速热解方法从生物质中生产生物原油。当浓缩生物质来源的油蒸汽时，形成生物原油。然后经催化裂化将生物原油转化成运输燃料。

[0011] 甲烷是压缩天然气（可替代的运输燃料）的主要组分。可以通过被称为厌氧消化的生物化学方法从生物质中生产处于其它气体混合物形式的甲烷。

[0012] US6,893,479描述了一种压碎红藻或使红藻均质化以产生可滤浆体的方法，该可滤的浆体可被分离以得到含盐的流体和含角叉菜胶的颗粒。去除汁液是分别有效地生产干燥的海藻颗粒和汁液的方式。

[0013] US7,479,167描述了一种用于从开阔的海洋中生产生物燃料的方法，其中该方法包括：测试水流以确定海藻生物质保留在适于收获的地带中，收获一部分生物质，以及加工一部分收获的生物质以生产有用的生物燃料组分。该专利进一步描述了一种从海水面中将持续增加的海藻生物质生产成生物燃料的方法，该方法包括以下步骤：测试海水面以确定水将保留进行生物质生成的时间段，且测试水流以确定生产的任何生物质均保留在适于收获的地带中；测试水面以确定对于限制第一植物生命（first plant life）生长的第一限度丢失的第一营养物；以保持第一植物生命可用的形式应用第一丢失的营养物；收获由上述应用产生的第一植物生命的增加的生物质的第一收获部分；以及从第一收获部分中去除第一可回复的部分以留下第一收获部分的剩余物，且使第一可回复的部分在水面上蔓延。

[0014] US7,985,267描述了一种从海水面生产生物燃料的方法。该方法包括以下步骤：测试海水面以确定水将保留进行生物燃料生成的时间段；测试水面以确定对于限制第一植物生命生长的第一限度丢失的第一营养物；以保持第一植物生命可用的形式应用第一丢失的营养物；收获由上述应用产生的第一植物生命的增加的生物质的第一收获部分；从第一收获部分中去除第一可回复的部分以留下第一收获部分的剩余物，且使第一可回复的部分在水面上蔓延；以及将第一收获部分的剩余物加工成生物燃料组分。

[0015] US7,479,167和US7,985,267特别地描述了为了增加海藻生物质，需要用包括一种或多种肥料且适用于植物系统的肥料系统对开阔的海洋进行施肥以从海藻生物质中生产生物燃料。

[0016] WO2011/027360A1（CSMCR1）描述了一种用于从红藻长心卡帕藻（Kappaphycus alvalrezii）中产生乙醇和海藻汁液的方法，其中该方法包括：收获卡帕藻；提取汁液以留下富含角叉菜胶的颗粒；然后清洗颗粒以去除盐和泥沙，之后使用酸将碳水化合物水解成可发酵糖，然后中和酸，接着通过电渗析去除盐，然后再使用酵母进行发酵。在该专利申请中描述的方法主要强调了盐的去除，因为盐抑制通过酵母发酵成乙醇的过程。

[0017] WO2008/105618A1（韩国工业技术研究院）描述了从红藻石花菜（Gelidiumamansii）中生产乙醇。首先通过使用蒸馏水清洗干燥的海藻来制备海藻，然后经干燥和粉碎，接着使用酸或酶的方式在不包含任何添加盐的水性溶液中进行水解。

[0018] WO2010/098585描述了一种用于从海藻提取物中产生生物燃料的方法。该方法通过在不同催化剂的存在下水解提取物，且通过酶法发酵或化学反应将水解产物转化成生物燃料。在该申请中描述的方法使用海藻提取物来产生生物燃料。海藻生物质就本身而言还没有应用在该方法中。

[0019] Goh和Lee（C.S.Goh,K.T.Lee;A visionary and conceptual macroalgae-based third generation bioethanol(TGB)biorefinery in Sabah,Malaysia as an underlay for renewable and sustainable development,Renewable and Sustainable Energy Reviews14;2010;842-848）描述了通过来自海藻麒麟菜属（Euchema spp）的产物来产生乙醇或其它物质的假设可能性。作者描述了方法流程图，该方法流程图提议海藻首先经过干燥，然后被制成粉末，接着被加工成各种副产物（包含乙醇）。Goh和Lee进一步详细描述了如何可以首先干燥海藻且随后可以通过船运输干燥的海藻，且描述了应使海藻脱盐，否则会在纯化过程中引起问题。

[0020] 因此，现有技术中已知的大多数生产海藻生物质的方法都描述了在进一步加工之前先从海藻中去除盐。另外，在海藻培养中以及用于产生有用的化学制品和生物燃料的海藻的进一步加工中已经使用了淡水和/或肥料。

[0021] 进一步地，由上述清楚可知，虽然在海洋中培养海藻能够在培养过程中避免了对肥料和淡水的需求，但上面的观察结果表明了对如何收集和加工海藻所持的普遍看法。目前的科学信息表明了以不同于处理陆地农业生物质的方式使用淡水以传统方式执行从干燥和运输开始然后进行水解和发酵的下游方法。这种在大规模时使用大量淡水且相应地生成大量待处置废物的方法是不能规模化的，且不可持续的。因此，需要提供有成本效益、容易、可持续、耗时较少的从海藻生物质中生产生物燃料的方法。

[0022] 上述任何公开物及其全文仅因为其公开在本申请的递交日之前而进行提供。在此不应解释为本发明人因现有公开内容的优点而没有权利预期本申请内容。

发明内容

[0023] 本发明的一个方面涉及一种从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：提供在海藻自身的流体中或在海水中制备的海藻浆体，其中所述浆体表现出至少10000微西门子的离子电导率；使具有所述离子电导率的所述浆体经过化学、微生物或热处理以获得一种或多种可再生的化学制品或生物燃料；以及回收所述可再生的化学制品或生物燃料。

[0024] 本发明的目的

[0025] 本发明的一个目的是提供一种从海藻中生产可再生的化学制品和/或生物燃料的有成本效益、可持续且可再现的方法，其中，所述方法在生产这些化学制品的过程中不使用缺乏的淡水和肥料资源。

[0026] 本发明的另一个目的是提供一种环境可接受的且节能的方法，所述方法用于从海藻中生产可再生的工业化学制品和生物燃料，以改善的效能回收和处置废物流的简便方法回收该可再生的工业化学制品和生物燃料。

[0027] 进一步地，因为在非常大规模的操作时处理大量的生物质且将该大量的生物质进行远距离运送是相当困难的，因此本发明的进一步的目的是提供一种执行所述操作的简易方式。

[0028] 本发明的总体目标是提供一种用于从海藻中生产可再生的化学制品和生物燃料的可规模化且可持续的方法。

附图说明

[0029] 以下附图形成本说明书的一部分，且用于进一步例示本发明的各个方面。通过参考附图且结合对本文所呈现的具体实施方式的详细描述可以更好地理解本发明。

[0030] 图1为示出了存在于10%（w/v）的卡帕红藻的酸水解产物中的各种糖的色谱图。

[0031] 图2为示出了存在于20%（w/v）的石莼红藻的酸水解产物中的各种糖的色谱图。

[0032] 图3例示了通过酵母菌株MTCC170从红藻的酸水解产物中生产乙醇。

[0033] 图4例示了在海水中由海藻中获得的半乳糖生产乙醇。

[0034] 图5例示了在海水培养基中通过耐盐和乙醇的酵母菌株生产乙醇的过程中葡萄糖的消耗曲线图。

[0035] 图6（A）例示了含盐方法的废物如何沉淀在海水柱中；（B）例示了不含盐方法（基于淡水的方法）的废物如何在海水中形成有浮力的浮升羽流（buoyant plume）且上升至海水的海面。

具体实施方式

[0036] 本领域技术人员应意识到本文所描述的发明除了具体描述的那些之外还可以进行变更和修改。应理解本文所描述的发明包含所有这样的变更和修改。本发明还单独或整体地包含本说明书中涉及或指出的所有此类步骤、特征、组合物和化合物，以及任何两个或更多个步骤或特征的任意组合和所有组合。

[0037] 定义

[0038] 为了方便起见，在进一步描述本发明之前，这里收集了在说明书、实施例和所附权利要求中使用的某些术语。这些定义应根据所记载内容的剩余部分阅读这些定义，且应按本领域技术人员所理解的那样理解这些定义。除非有其它定义，本文所用的所有技术和科学术语与本领域技术人员通常理解的意思相同。

[0039] 冠词“一（a）”和“一（an）”用于指冠词的语法上的宾语的一个或多于一个（即指至少一个）。

[0040] 本文所使用的术语“海藻”涵盖肉眼可见的、多细胞、海洋底栖藻类。该术语进一步包含红藻、褐藻和绿藻及海洋植物的成员。

[0041] 本文的术语“生物质”的使用通过定义限定为海藻。

[0042] 术语“包括（comprise）”和“包括（comprising）”在包括一切的开放意义上用于指可以包含额外的成分，并非意于理解为“仅由……组成”。

[0043] 本说明书全文，除了上下文需要，否则词语“包括”及变形（诸如“包括（comprises）”和“包括（comprising）”）应理解为暗指包含所声称的成分或步骤，或成分或步骤的组，但并不排除任何其它成分或步骤或成分或步骤的组。术语“包含”用于指“包含但不限于”。“包含”和“包含但不限于”可以互换使用。

[0044] 本发明不被限制于本文所描述的具体实施方式的范围内，本文所描述的具体实施方式仅为了示例目的。功能等效的产物、组合物和方法清楚地在本文所描述的本发明的范围内。

[0045] 几个令人信服的问题推动开发和改善制作生物燃料的技术。取决于供以燃料的石油，运输部分威胁天然能源，影响环境，且削弱经济情况。开发生产和使用生物燃料的技术将帮助创建运输燃料选择，这样可以对这些问题产生积极影响，且建立石油的安全、干净、可持续的替代物。为了实现这一目的，需要用于产生生物燃料的有成本效益、可再现、可持续且可规模化的方法。

[0046] 据此，本发明公开了一种有成本效益、可规模化、可持续且可再现的方法，用于在海藻自身的含盐流体中和/或使用海水取代淡水作为天然加工培养基，从海藻中生产可再生的化学制品和/或生物燃料。本发明公开的方法包括：在不对海藻进行脱盐的情况下制备海藻的浆体，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻和它们的组合所组成的组；水解浆体以获得包括可发酵糖的水解产物；以及使用传统方法从水解产物中生产生物燃料和/或可再生的化学制品并回收产物。

[0047] 我们已经惊奇地发现可以开发一种工序，通过该工序可以在不需要从海藻中去除盐的情况下，且使用海水取代淡水作为天然加工培养基，以简单有效的方式进行从来自海藻的产物中生产生物燃料（诸如乙醇和其它有用物质）的整个方法，其中海藻选自由红藻、褐藻、绿藻和它们的组合。我们已经注意到海藻（诸如卡帕藻（Kappaphycus））在使用简单的机械手段在其自身的含盐流体中或在海水中被制成浆体时，体积明显减少，这使得其运输更简单。此外，可以容易地使用管道泵送可形成的浆体，用于进一步加工，从而简化了生物质的处理和运输。我们还发现：可以在海水中使卡帕海藻浆体水解成可发酵糖，而不需要从含盐汁液中分离固体；而且，还可以在含海水的系统中使用专门分离的耐盐水的生物体菌株使水解产物发酵成乙醇。与如果使用淡水作为加工培养基进行发酵相比，当在海水中生产乙醇时，还可以更高的能量效率回收乙醇。另外，我们还发现，与如果使用基于淡水的加工培养基产生出废物相比，当使用海水作为加工培养基时，在加工之后可以更加简单地将废物处置到海水中。当组合上面所有的观察结果时得到完全在海水培养基中将红藻类加工成燃料和可发酵糖或其它副产物的可规模化且可持续的新方法，而不需要额外使用淡水。这样的观察结果还可以应用到其它海藻类，如褐藻或绿藻。

[0048] 在本发明中公开的可再生的化学制品和/或生物燃料的生产方法中使用的海藻仅使用海水的离岸培养系统生长，然后离岸收获含盐的潮湿海藻生物质，且仅使用存在于海藻中的含盐流体或通过添加海水通过简单的机械手段将它转化成未脱盐的包含至少2%固体且具有可泵送浓度的浆体，并运送可泵送的浆体用于进一步加工。没有使用额外的营养物和/或肥料来培养海藻。

[0049] 通过使用任何适当的脱水技术（如倾析），可选地调整由此获得的可泵送的浆体以使浆体的固含量达到进一步加工可接受的水平，但仅达到使该可泵送的浆体仍保留其可泵送的特征且不形成任何粉末残留物的程度。浆体进一步经过热液处理以直接生产碳氢化合物（如甲烷、其它生物油或绿色原油）。或者，使用适当的耐盐酶或水解剂的混合物处理浆体以水解碳水化合物组分，以使可发酵糖释放到含盐的水性培养基中，且可选地分离任何副产物。使用适当的耐盐微生物，释放的糖在含盐的流体培养基中被进一步转化成增值产物（如乙醇）或其它有机化学制品。与如果使用非含盐培养基产生增值产物相比，可以效率更高地回收增值产物（如乙醇）。在回收增值产物之后，可选地对在该方法中获得的废弃流体产物进行进一步加工以回收额外的副产物（如肥料）。例如通过使用离岸海洋排水口深水处理技术（marine outfall deep water disposal），以安全的离岸方式处置处理后的废物，以便废物在排放到海面下时不会作为废物的浮力羽流向上漂浮至海面。

[0050] 根据本发明，在一个实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐，其中该浆体含有至少2～60%的固体；水解该浆体以获得包括可发酵糖的水解产物；以及通过酶法发酵或化学反应从水解产物中生产生物燃料。

[0051] 在本发明的某一实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐，其中该浆体含有至少2～60%的固体；以及使该浆体进行热液处理以生产生物燃料。

[0052] 在本发明的某一实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产可发酵的糖的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐，其中该浆体含有至少2～60%的固体；水解该浆体以获得包括可发酵糖的水解产物；以及从该水解产物中纯化该可发酵糖。

[0053] 在本发明的另一实施方式中，提供了一种用于从海藻中制备海藻生物质的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，且该海藻适于生产可发酵糖、糖酸、糖醇和/或生物燃料，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐，其中该浆体含有至少2～60%的固体。

[0054] 本发明的某一实施方式涉及一种从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐；以及进一步处理该浆体以生产生物燃料，其中该生物燃料选自由甲烷、乙醇、丁醇、生物油和绿色原油所组成的组。

[0055] 本发明的另一实施方式涉及一种从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐；以及进一步处理该浆体以获得生物燃料，其中该生物燃料包括含氧的化合物或生物碳氢化合物。

[0056] 本发明的某一实施方式涉及一种从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐；以及进一步处理该浆体以获得生物燃料，其中该生物燃料包括含氧的化合物，该含氧的化合物选自由乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇和它们的组合所组成的组。

[0057] 在本发明的某一实施方式中，提供了一种从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐；以及进一步处理该浆体以获得生物燃料，其中该生物燃料包括生物碳氢化合物，该生物碳氢化合物选自由汽油、柴油和煤油所组成的组。

[0058] 本发明的某一实施方式涉及一种从海藻中生产生物燃料的方法，该海藻选自由红藻、褐藻、绿藻或它们的组合所组成的组，其中，该方法包括：制备海藻的浆体，且不需要从该海藻中去除盐；以及使该浆体经过热液处理以生产生物燃料，其中在催化剂的存在下进行该热液处理。

[0059] 本发明的一个实施方式涉及在海藻的天然盐和/或海水的存在下制备的海藻生物质浆体。

[0060] 在本发明的优选实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：提供在其自身的流体或海水中制备的海藻浆体，其中该浆体表现出至少10000微西门子的离子电导率；使具有该离子电导率的浆体经过化学处理、微生物处理或热处理以获得一种或多种可再生的化学制品或生物燃料；以及回收该可再生的化学制品或生物燃料。

[0061] 在用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法中使用的海藻浆体包括至少2～60%的固体。

[0062] 本发明的另一实施方式提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：提供在其自身的流体或海水中制备的海藻浆体，其中该浆体表现出至少10000微西门子的离子电导率；使具有该离子电导率的浆体经过化学处理（不需要任何其它处理）以获得具有至少10000微西门子的离子电导率的水解产物，从而获得一种或多种可再生的化学制品；以及回收该可再生的化学制品。

[0063] 由此获得的水解产物可以进一步用于生产生物燃料。例如，水解产物可以经过使用耐盐微生物的发酵以获得生物燃料。

[0064] 本发明的另一实施方式提供了从海藻浆体中获得的水解产物，其中所述水解产物包括半乳糖、脱水半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、果糖、葡萄糖醛酸、岩藻糖或甘露醇或它们的组合。

[0065] 本发明的另一实施方式提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：提供在其自身的流体或海水中制备的海藻浆体，其中该浆体表现出至少10000微西门子的离子电导率；使具有该离子电导率的浆体在10℃～180℃的温度范围内、在约0.5atm～10atm的压力下进行水解作用（且不需要其它处理），以获得具有至少10000微西门子的离子电导率的水解产物，从而获得一种或多种可再生的化学制品；以及回收该可再生的化学制品。

[0066] 本发明的另一实施方式提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：提供在其自身的流体或海水中制备的海藻浆体，其中该浆体表现出至少10000微西门子的离子电导率；使具有该离子电导率的浆体在20℃～120℃的温度范围内、在约0.5atm～10atm的压力下进行水解作用（且不需要其它处理），以获得具有至少10000微西门子的离子电导率的水解产物，从而获得一种或多种可再生的化学制品；以及回收该可再生的化学制品。

[0067] 使用在本发明所公开的海藻浆体从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法经过酸或酶法水解反应，以获得包括可再生的化学制品的水解产物，该可再生的化学制品选自由半乳糖、脱水半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、果糖、葡萄糖醛酸、岩藻糖、甘露醇或它们的组合所组成的组。

[0068] 使用在本发明所公开的海藻浆体从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法可以直接经过微生物处理，以获得生物燃料，其中，该微生物处理通过使用耐盐微生物（诸如耐盐酵母）进行。

[0069] 本发明中的一个实施方式涉及选自由酵母和细菌所组成的组中的耐盐微生物。

[0070] 耐盐酵母的实例包含但不限于：酵母菌种（saccharomyces species）、酿酒酵母（saccharomyces cerevisiae）、念珠菌种（candida species）、亚罗酵母菌种（yarrowia species）、红酵母菌种（rhodotorula species）。

[0071] 耐盐细菌的实例包含但不限于：弧菌种（Vibrio species）、葡萄球菌种（Staphylococcus species）、短杆菌种（Brevibacterium species）、假单胞菌种（Pseudomonas species）和芽孢杆菌种（Bacillus species）。

[0072] 本发明的另一实施方式提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：从海藻浆体中获得可再生的化学制品或生物燃料，该海藻浆体在其自身的流体中或海水中制备，其中，该浆体包括至少2～60%的固体，具有至少10000微西门子的离子电导率。

[0073] 本发明的另一实施方式提供了可再生的化学制品，该可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇组成的组。

[0074] 本发明的另一实施方式提供了生物燃料，该生物燃料选自由甲烷、乙醇、丁醇、生物油和绿色原油所组成的组。

[0075] 本发明的又一实施方式提供了生物燃料，该生物燃料包括含氧的化合物或生物碳氢化合物。

[0076] 本发明的其它实施方式提供了含氧的化合物，该含氧的化合物选自由乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇和它们的组合所组成的组。

[0077] 本发明的其它实施方式提供了生物碳氢化合物，该生物碳氢化合物选自由汽油、柴油和煤油所组成的组。

[0078] 本发明的又一实施方式提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，该方法包括：从海藻浆体中获得可再生的化学制品，该海藻浆体在其自身的流体中或海水中制备；以及纯化所述可再生的化学制品，其中该浆体包括至少2～60%的固体，具有至少10000微西门子的离子电导率。

[0079] 用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法（不需要海藻的脱盐作用）的独特特征是在海水中处置在该方法中获得的废物流时，该废物流不在海水中形成浮升羽流，从而使得该方法更环保。

[0080] 本发明的一个实施方式提供了选自由红藻、褐藻和绿藻所组成的组中的海藻。

[0081] 海藻的实例包含但并不限于：卡帕藻（Kappaphycus）、江篱（Gracillaria）、原始红藻（Cyanidioschyzonmerolae）、红球藻（Rhodella）、大石藻（Compsopogon）、茎丝藻（Stylonema）、红毛菜（Bangia）、紫菜（Porphyra）、紫球藻（Porphyridium）、胭脂藻（Hildenbrandia）、海索面（Nemalion）、珊瑚藻（Corallinaqfficinalis）、伊谷草（Ahnfeltia）、石花菜（Gelidium Atractophorahypnoides）、凝花菜（Gelidiellacalcicola）、鱼子菜（Lemanea）、掌状红皮藻（Palmariapalmata）、史密扎黑考卡纳（Schmitziahiscockiana）、角叉菜（Chondruscrispus）、玛斯特卡普斯特拉斯（Mastocarpusstellatus）、范沃斯本耐塔纳（Vanvoorstiabennettiana）、海带（Saccharinalatissima）、大型褐藻（kelp）、马尾藻（Sargassum）、巨藻（Macrocystis）、石莼（Ulva）和浒苔（Enteromorpha）。

[0082] 在本发明的另一实施方式中，提供了通过所公开的方法生产的生物燃料或可再生的化学制品，因为存在于发酵的液体培养基中的盐，而使通过该方法从发酵的液体培养基中回收生物燃料或可再生的化学制品更有效。

[0083] 在本发明的另一实施方式中，提供了从如本发明所公开的方法得到的副产物，其中，该副产物选自由牛饲料、渔业饲料、人类营养补充物、植物生长促进剂或包括由该方法得到的生物燃料组分剩余物的肥料、分离的海藻蛋白或其水解产物、海藻汁和来自海藻加工的微生物发酵残渣所组成的组。

[0084] 为了获得用于大规模生产可再生化学制品和/或生物燃料的海藻生物质，可以利用各种海藻培养方法。例如，海藻在竹排和由HDPE管制成的柔性桁架中的离岸培养。这种培养方法对海藻提供了良好产量，且还不需要任何额外地使用淡水或肥料。但是，也可以使用本领域技术人员已知的其它方法。进一步地，还可以从天然出现的海藻生长物中收集海藻。

[0085] 由此获得的海藻不需要脱盐地通过机械手段被转化成浆体。调整由此获得的浆体以具有适当的固体浓度，然后进行水解以获得包括可发酵糖的水解产物。由此获得的可发酵糖可通过微生物发酵或化学反应进行进一步加工以生产生物燃料。或者，具有适当固体浓度的浆体直接经过热液处理以出产生物燃料。

[0086] 在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：提供包括至少2～60%固体的海藻浆体，其中该浆体在其自身的流体中或海水中制备，具有10000至200000微西门子之间的离子电导率；使该浆体进行水解作用或热液处理，以获得可再生的化学制品或生物燃料；以及从水解产物中回收该可再生的化学制品或生物燃料，其中该可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇所组成的组。

[0087] 在本发明的另一实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：提供包括至少2～60%固体的海藻浆体，其中该浆体在其自身的流体中或海水中制备，具有10000至200000微西门子之间的离子电导率；使该浆体在10℃～180℃的温度范围内、在约0.5atm～10atm的压力下进行水解作用，或在100℃～400℃的温度范围内且在1atm～300atm之间的压力下进行热液处理，以获得可再生的化学制品或生物燃料；以及从水解产物中回收该可再生的化学制品或生物燃料，其中该可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇所组成的组。

[0088] 在本发明的另一实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：提供包括至少2～60%固体的海藻浆体，其中该浆体在其自身的流体中或海水中制备；使该浆体在20℃～120℃的温度范围内、在约0.5atm～10atm的压力下进行水解作用，或使该浆体进行热液气化作用，以获得可再生的化学制品或生物燃料；以及从水解产物中回收该可再生的化学制品或生物燃料，其中该可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇所组成的组。

[0089] 如本发明所公开的海藻浆体被进一步加工（不需要任何使用淡水的其它处理）以分离、去除、清洗或稀释来自所述浆体的盐。

[0090] 在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于从海藻中生产一种或多种可再生的化学制品或生物燃料的方法，其中，所述方法包括：提供包括至少2～60%固体的海藻浆体，其中该浆体在其自身的流体中或海水中制备；使该浆体进行水解作用或热液处理，以获得可再生的化学制品或生物燃料；从水解产物中回收该可再生的化学制品或生物燃料；以及处置在该方法中获得的废物流，其中所述废物流不在海水中形成浮力羽流，其中该可再生的化学制品选自由可发酵糖、糖酸和糖醇所组成的组。

[0091] 本发明的优点

[0092] 据此，从海藻中生产可再生的化学制品和/或生物燃料的方法不需要从海藻中去除盐和/或使用天然的海水，因而是产品回收率更有效的环保方法，且处置废物流容易的环保方法。进一步地，本发明所公开的方法有成本效益，因为以海藻浆体的形式获得的原材料由于其较小的体积从而易于运输和储存，由于其自由流动的性质和其用于进一步处理以获得可再生的化学制品和/或生物燃料的直接使用而更易于处理。

[0093] 虽然已经参考一些优选实施方式非常详细地描述了本主题，但还可以有其它的实施方式。同样地，所附权利要求书的精神和范围不应被限定为本文所包括的优选实施方式的描述中。

[0094] 实施例

[0095] 现在将使用操作实施例示例本申请，该操作实施例用于示例本申请的操作，但并不意于限制性地暗示对本申请的范围进行任何限制。

[0096] 实施例1

[0097] 使用尺寸为3m×3m的漂浮竹排离岸培养海藻长心卡帕藻。该海藻从印度的泰米尔纳德邦（Tamil Nadu）的罗美斯瓦伦（Rameswaram）海岸获得。对竹排进行播种，且将其留在海中达3个月的时间，使海藻在海水中生长且没有添加额外的营养物。在生长期后，收获该海藻并运送以进行加工。从每一竹排获得大约300kg的海藻。

[0098] 在另一实施例中，将长心卡帕藻播种在由HDPE管制成的约9.4平方米的柔性漂浮桁架中，且将该桁架离岸锚定在印度的泰米尔纳德邦的罗美斯瓦伦海岸。使海藻生长30天，在期间内不添加肥料或营养物。30天后，收获海藻。从9.4平方米获得大约250kg的海藻。

[0099] 在另一实施例中，在近泰米尔纳德邦的科拉歇尔（Colachel）处，从离岸培养的结构中收集海藻石莼，其中，石莼已经天然地生长在绳索上，该绳索附着至离岸培养的结构。从该结构中收获大约2kg的海藻石莼。

[0100] 实施例2

[0101] 具有高盐浓度且储存用体积降低的海藻浆体的制备

[0102] 将新收获的海藻卡帕藻粉碎成较小的碎片且放入厨房搅拌机的钢制搅拌罐中，该厨房搅拌机装备有能够切碎生物质的快速旋转的刀片。搅拌罐的最大容量约是1000ml。将大约300g的海藻碎片全部装入搅拌罐。然后关闭搅拌罐的盖子，且使搅拌机开动大约1分钟。在搅拌过程中没有在任何时间点添加任何外部流体。当打开搅拌罐时，观察到已经将海藻碎片完全转变成致密的浆体，且浆体的体积约为280ml，这大约是未经浆体化的海藻原始体积的三分之一。因此可知，简单的机械加工可以很大程度地降低给定重量的潮湿海藻的体积，从而能够进行收获海藻生物质的致密储存。

[0103] 还可以从干燥的海藻中制备来自长心卡帕藻和石莼的海藻浆体。可以将干燥的海藻与海水混合以获得如上所述的浆体。

[0104] 实施例3

[0105] 海藻浆体的运输

[0106] 如上所述制得的大约750ml的海藻被转移至玻璃烧杯且放置在实验室的实验台上，该实验室的实验台大约为3英尺高。将空的玻璃烧杯放置在下面的地板上，且使用内径为8mm的硅酮管建立简单的虹吸装置。使用上面提到的设置用管子在大约12秒钟内将大约600ml的海藻浆体从一个烧杯输送至另一个烧杯。发现浆体在其自身的重量下容易穿过管子流动，清楚地证实了浆体的自由流动特征及其穿过管子从一个容器被运输至另一个容器的能力，从而简化了运输。

[0107] 实施例4

[0108] 海藻浆体的离子强度的测定

[0109] 电导率是溶液中总离子的测量单位，且是溶液中总的溶解盐的测量单位。从电导率方面测量上述海藻浆体的离子强度，且与去离子的水和海水进行对比。通过使用优特（Eutech）PCD650探针测量离子电导率，且以微西门子为单位测量电导率。

[0110] 去离子水的电导率测为18微西门子。自来水的电导率测为677微西门子。去离子水中溶解1%海盐的电导率测为14720微西门子。去离子水中溶解3.5%海盐的电导率测为52580微西门子。去离子水中溶解15%海盐的电导率测为169200微西门子。

[0111] 来自米尔纳德邦的罗美斯瓦伦的海水样品的电导率测为62250微西门子。从印度的泰米尔纳德邦甘尼亚古马里县（Kanyakumari District）的科拉歇尔处获得的海水样品的电导率测为55790微西门子。从印度的泰米尔纳德杜蒂戈林（Tuticorin）处获得的海水样品的电导率测为54820微西门子。

[0112] 按照实施例2中描述的方法制备的新收获的海藻卡帕藻浆体的电导率测为80670微西门子。按照实施例2中描述的方法从干燥海藻中制备的16%固含量的卡帕藻浆体的电导率测为113800微西门子。可知，海藻浆体和海水的电导率比去离子水传导性高几千倍。这清楚地证实浆体具有高离子强度且包含大量溶解的盐。

[0113] 实施例5

[0114] 水解

[0115] 1、用于生产可发酵糖的海藻浆体的酸水解。

[0116] 卡帕藻：按照在实施例2中描述的方法制备卡帕藻浆体，且通过去除浆体的部分液体部分将卡帕藻浆体调整为10%的固体以获得悬浮液。通过添加0.1～1N的HCl，使悬浮液在121℃进行酸水解反应20分钟，以获得含可发酵糖的水解产物。测量浆体的离子电导率，该离子电导率测为140200微西门子。使用装备有折光率检测器的HPLC分析由此获得的糖。使用流动相为0.01N的H2SO4的多孔性阴离子交换树脂（Aminex）HPX-87H柱在55℃进行该分析。检测到的主要的糖是半乳糖（18.8g/L;保留时间:12.047min），以及由HPLC估计的5-羟甲基糖醛（8.8g/L;保留时间:39.658min）和葡萄糖（1.95g/L;保留时间:11.293min）（图1）。

[0117] 石莼：使用在实施例2中描述的方法制备石莼20%的生物质浆体。使用0.4N的H2SO4在121℃处理浆体达20分钟以获得含可发酵糖的水解产物。测量浆体的离子电导率，该离子电导率测为60880微西门子。使用装备有折光率检测器的HPLC分析由此获得的糖。使用流动相为0.01N的H2SO4的Aminex HPX-87H柱在55℃进行该分析。检测到的主要的糖是葡萄糖10.71g/L（保留时间:11.481分钟）、半乳糖/木糖8.21g/L（保留时间：12.299分钟），在
14.504处的为示踪物木糖醇的峰，以及在10.229分钟和12.928分钟处的未知的峰（图2）。

[0118] 2、用于生产可发酵糖的海藻浆体的酶法水解。

[0119] 制备浓度为0.98mg/ml的卡拉胶酶（carrageenase）溶液。使用2ml卡拉胶酶处理在海水（3.5%盐）中制备的10ml的1%的角叉菜胶溶液和在蒸馏水中制备的10ml的1%的角叉菜胶溶液。在45℃孵育该反应混合物。1小时后，使用DNS方法参照半乳糖的标准曲线估计在两种样品中形成的还原糖的量。在每一情况中形成的还原糖的量均测为大约1.18mg/ml，表明3.5%的盐的存在不抑制卡拉胶酶的活性。

[0120] 如实施例2中描述的，在海水中制备2%的长心卡帕藻浆体。测量浆体的离子电导率，该离子电导率测为56410微西门子。使用2ml（0.98mg/ml）的耐盐卡拉胶酶处理10ml浆体，且在45℃孵育。每10～15min混合该反应混合物。在孵育1小时和3小时后，测量还原糖浓度，且发现还原糖浓度分别为0.3mg/ml和0.4mg/ml，这表示卡拉胶酶能够水解具有高离子电导率的海藻浆体。

[0121] 3、海藻浆体的离子液体水解以产生还原糖。

[0122] 通过如在实施例2中描述的方法制备卡帕海藻浆体，将该卡帕海藻浆体调整至表现出浆体离子电导率为104200微西门子的10%生物质浓度。通过添加30mM离子液体（四丁基硫酸氢铵）使浆体进行离子液体水解，然后在121℃孵育20分钟。通过DNS估计水解产物的还原糖含量，且估计水解效率为25%。

[0123] 实施例6

[0124] 从海藻浆体或水解产物中生产生物燃料

[0125] 1、生物气的生产：卡帕藻浆体的热液气化

[0126] 使用在实施例2中描述的方法制备固体含量为16.15%（w/v）的卡帕海藻浆体。测量浆体的电导率，该浆体的电导率测为116250微西门子。以1.5的液时空速将浆体泵送至催化热液气化（Catalytic Hydrothermal Gasification）设备中。使用钌碳压出物作为催化剂，在操作温度为350℃且压力为3000psig下执行气化。在STP下，通过气体色谱法监控气化产物，示出总的气体流速为29.5L/hr，包括53.5体积%的二氧化碳和45.5体积%的甲烷。来自该方法的废物流清楚地测得具有1.45L/hr的液时空速，且包括18650ppm的钾、6000ppm的钠、36750ppm的氯和2600ppm的溴。

[0127] 因此，清楚地表明含盐的海藻浆体可以被直接转化成气态生物燃料，并在水性废弃产物流中回收盐。

[0128] 类似的，热液液化方法可以用于从实施例2中所描述的方法制备的海藻浆体中生产液体燃料。

[0129] 2、生物乙醇的生产：卡帕藻浆体的微生物发酵

[0130] 耐盐微生物的分离

[0131] 耐盐微生物（诸如耐盐酵母菌株）可以用于对含盐的海藻水解产物进行微生物发酵以生产乙醇。在本发明中，使用下面的耐盐性的方法测试了具有登录号MTCC170的酵母酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株，且在后续的实验中使用了该酿酒酵母菌株。

[0132] 使用海洋氧化发酵（MOF）培养基测试了具有登录号MTCC170的酵母酿酒酵母菌株的碳水化合物的发酵能力。通过将20g市场可买到的（海美迪（Himedia））MOF培养基溶解在1000ml具有1.5%（w/v）的琼脂的蒸馏水中，制备MOF培养基。在151bs进行高压灭菌15min，对培养基进行消毒。当冷却至55℃时，将过滤消毒的碳水化合物溶液（葡萄糖和半乳糖）添加到培养基中。将6ml等分的培养基分配到培养管中，且在101bs进行高压灭菌10min，且转化成斜面培养基。通过穿刺和画线将酵母菌株的培养物接种到斜面培养基上。将接种的培养管在28℃孵育48小时，并观察生长和pH的变化。发现菌株能够发酵葡萄糖和半乳糖。

[0133] 以以下方式，进一步筛选酵母菌株在海水的存在下、在5%乙醇的存在下的存活和生长能力，且筛选酵母菌株在海水的存在下耐受150g/L葡萄糖或150g/L半乳糖的能力。

[0134] 在YEPD培养基中执行筛选实验，该YEPD培养基包括10g/L酵母提取物、20g/L蛋白胨，且含有50g/L的乙醇或150g/L的葡萄糖或半乳糖和海水作为基本成分。

[0135] 初始的播种培养物在包括10g/L酵母提取物、20g/L蛋白胨和10g/L的葡萄糖或半乳糖及海水作为基本成分的液体培养基中进行需氧生长。将10ml的播种培养物接种在100ml的YEPD培养基中，以便培养物的最终OD为1，然后在30℃接种在发酵容器中，且不需要搅动。

[0136] 如放出二氧化碳气泡所证明的，发现在50g/L的乙醇的存在下、在海水的存在下，酵母菌株MTCC170保持为存活。还发现在150g/L的葡萄糖或半乳糖的存在下，菌株MTCC170能够保持存活。

[0137] 在像海水中发现的那样的高浓度盐的存在下，通过上述顺序的分离和测试方法，可以筛选微生物，诸如能够在海水和高浓度糖（像葡萄糖和半乳糖）的存在下生产更多乙醇的酵母菌株。这些糖通常是从海藻生物质水解中获得的糖。还可以使用通过向筛选培养基中添加额外的海盐的上述程序，分离能够产生乙醇且耐受甚至比正常海水中存在的更高浓度的盐的菌株。

[0138] 微生物发酵

[0139] 在实施例5中所描述的卡帕藻和石莼海藻浆体的水解中获得的水解产物被用作发酵的糖的来源，使用如上所述的分离的耐盐的微生物进行发酵。

[0140] 能够在海水/盐水中将糖发酵成乙醇的具有登录号为MTCC170的酵母酿酒酵母菌株的被选培养物接种在利用如在实施例5中所描述的水解所获得的水解产物中。将海藻水解产物与酵母菌株一起接种，且在30℃、厌氧条件下且不进行搅拌的情况下孵育。定期收集样品，且分析乙醇的产生（图3）。

[0141] 结果：发酵培养基中半乳糖的初始浓度估计为16.92mg/ml。在发酵3天后，残留的半乳糖为3.54mg/ml，表明消耗了13.38mg/ml的半乳糖。对于半乳糖的该消耗量，乙醇的理论最大产量应为6.69mg/ml的乙醇。测量的实际乙醇浓度为6.3mg/ml。因此，在含盐的海藻水解产物中，半乳糖至乙醇的转化效率估计为94%。

[0142] 实施例7

[0143] 在海水的存在下改善的产物回收（乙醇）效率

[0144] 在海水（3.5%盐）中制备含有100g/L半乳糖、10g/L酵母提取物和20g/L蛋白胨的培养基，且高压灭菌。在该培养基上接种使用上述方法分离的代谢半乳糖的耐盐的酵母菌株MTCC170。

[0145] 图4中示出在96小时和144小时后得到的乙醇浓度和残留的半乳糖浓度。在144小时时，获得大约45g/L的乙醇，且残留的半乳糖为5g/L，这证明了94%的高乙醇发酵效率。通过蒸馏回收发酵后产生的乙醇，留下含盐的过程废物（spent process waste）。

[0146] 在另一实验中，在海水中制得含有150g/L葡萄糖、10g/L蛋白胨和20g/L酵母提取物的培养基，且高压灭菌。在该培养基上接种具有登录号MTCC170的耐盐的发酵葡萄糖的酵母菌株的被选培养物。在海水培养基中在48小时产生70g/L的乙醇浓度，且几乎完全消耗了全部的葡萄糖。这表现出95%的发酵效率（图5）。

[0147] 据此，总结出使用耐盐的酵母菌株可以在海水培养基中非常有效地将来源于海藻的糖转化为乙醇。通过蒸馏回收发酵后产生的乙醇，留下含盐的过程废物。

[0148] 可知，一旦使用任何适宜的方法在盐水中将海藻的每一种成分分解成更简单的糖，则可以使用适当的耐盐微生物菌株，在盐水环境中使糖发酵成生物燃料，如乙醇或另一可再生的化学制品。

[0149] 接下来，在海水中制备类似于在上述发酵结束时获得的液体培养基的含有乙醇的模仿发酵的液体培养基。该模仿的液体培养基在海水培养基中含有7%（70g/L）的乙醇。平行地，制备另一模仿的液体培养基，该模仿的液体培养基含有7%（70g/L）的乙醇，但是在去离子水的培养基中。该液体培养基类似于用去离子水代替海水作为加工培养基时获得的发酵的液体培养基类型。将大约100ml这些模仿的液体培养基的每一种进行蒸馏以回收乙醇，且从这些模仿的液体培养基的每一种中收集最初的10ml初始蒸馏物，且测量在该蒸馏物中的乙醇浓度。

[0150] 结果：发现与来自去离子水中制得的液体培养基的初始蒸馏物（71.763%v/v）相比，来自含有海水的液体培养基的初始蒸馏物更加浓缩（76.71%v/v）。得到更浓缩蒸馏物的能力是工艺优点，会产生可观的能量节省。因此，可以得出通过发酵从含海水的液体培养基向生物燃料的转化和生物燃料或可再生的化学制品的回收是更有效的。

[0151] 实施例8

[0152] 在产物回收后的过程废物容易处置

[0153] 过程废物是在将海藻生物质转化成生物燃料且回收该生物燃料之后留下的材料。向过程废物中添加示踪染料（番红精），该过程废物是在含高浓度盐（类似于在海藻生物质浆体的水解产物中存在的高浓度盐）的糖溶液进行微生物发酵和蒸馏之后产生的。通过如实施例2中描述的方法制备所述浆体。染料将废物染成红色。使用不含盐的过程废物进行类似实验。通过蒸馏发酵的液体培养基来制备不含盐的过程废物，在该发酵的液体培养基中，糖在淡水而不是海水中制得的发酵培养基中。以低流速将这两种过程废物（即含盐的和不含盐的）泵送到包含在圆柱形容器中的海水高柱中，以模仿过程废物的离岸处置过程。

[0154] 可以容易地看到，含盐的过程废物沉淀到圆柱形容器的底部（图6A），而不含盐的过程废物趋向于以浮力羽流的形式向上漂浮至表面（图6B）。

[0155] 含盐的过程废物容易沉淀（是在海水中执行整个过程的结果）能够使这些废物流被安全地处置，且有效地沉在海面下面，且能够缓慢地降解，这非常类似于海洋生命当其死亡且下沉至海洋底部时的降解方式。

[0156] 相反地，看到不含盐的废物流（使用基于淡水的方法）在类似处置时以浮力羽流的形式向上漂浮至海面顶部。该含有所有废物材料的羽流会导致海面的营养物过剩，从而产生有害的赤潮和极度破坏环境的超营养作用。

[0157] 在淡水中进行的正常的生物燃料和可再生的化学制品的生产方法不仅消耗了大量的淡水，而且生成了大量必须安全排放的废物流，且在处理废物流中需要的费用是可观的。在海水或盐水中进行生物燃料或可再生的化学制品的生产方法不仅避免使用稀有的淡水，而且得到了简单的废物处置方法。简单的废物处置方法不仅是环保的，而且对整个方法也是经济有利的。